ANALYSIS OF ZERO-VOLTAGE QUASI-RESONANT BOOST DC-DC CONVERTER

The zero-voltage quasi-resonant boost switching DC-DC converter has been inves-tigated by using the time averaging equivalent circuit approach of periodically switching linearnetworks.The DC steady state and AC small signal characteristics of the converter are also given.

A novel design of power management integrated circuit with 90 plus efficiency used in AC/DC converter

Recently, resonant AC/DC converter has been accepted by the industry. However, the efficiency will be decreased at light load. So, a novel topology with critical controlling mode combined with resonant ones is proposed in this paper. The new topology can correspond to a 90 plus percent of power converting. So,a novel topology of an state of art integrated circuit, which can be used as power management circuit, has been designed based on the above new topology. A simulator which is specifically suitable for the power controller has been founded in this work and it has been used for the simulation of the novel architecture and the proposed integrated circuit.

新型并联谐振直流环节软开关逆变器改进调制策略

针对新型并联谐振直流环节软开关逆变器的辅助电路运行过程中电流应力高、导通损耗大的问题,提出一种基于不连续的脉冲宽度调制且采用斜率正负交替锯齿载波的改进调制策略。与原调制策略相比,首先,该文所提调制策略在保留辅助电路动作频率最小化优点的基础上,不仅实现了全部开关管的软开关,而且将第二辅助开关管的电流应力降为谐振电流峰值。然后,通过合理的参数设计,进一步降低辅助电路电流应力,从而减少辅助电路损耗。然后,根据所提调制策略分析工作原理、对比不同文献、规划参数设计、进行损耗分析。最后,使用SiC MOSFET制作一台5 kW/40 kHz通用样机,通过实验验证所提调制策略对原拓扑效率提升与电流应力降低的有效性。

一种三通道三电平宽电压范围LLC谐振变换器

为解决传统LLC谐振变换器在光储系统等宽电压范围应用中存在整体效率低和开关频率范围宽等问题,提出一种三通道三电平宽电压范围LLC谐振变换器。该变换器具有双通道和三通道两种工作模式,通过组合不同模式下的增益实现宽输出电压范围。变换器能在全电压范围内实现软开关,工作于固定开关频率,具有参数与磁性元件设计简单等优点。详细分析变换器各种工作模式的原理与增益特性,并明确变换器实现ZVS的条件。最终基于GaN开关器件设计并搭建一台输入电压200 V、输出电压5~20 V、最大功率200 W的实验样机,验证所提拓扑的可行性与理论分析的正确性。

一种半桥LLC高压电源设计与实现

设计一种基于半桥LLC谐振变换器的高压电源,其基本结构包括逆变电路、谐振电路、倍压整流电路和反馈控制电路,可用于微波功率模块集成电源。为实现高压电源的高效率,详细分析了半桥LLC谐振电路中场效应管零电压开启的实现条件,并给出了实现该条件所需电路关键参数的计算方法。通过计算机仿真辅助优化电路参数,降低了场效应管和变压器的损耗。最后,研制了一台高压电源原理样机,其输出电压为-3000 V,满载输出功率为300 W,在245~300 V输入电压范围内效率大于96%,峰值效率为97.5%。

中频变压器传输功率计算及滤波特性研究

中频化的机车车辆辅助变流器多采用LLC谐振变换器电路拓扑,中频变压器设计是难点。文中通过实测变压器电压、电流波形,采用电压、电流波形乘积对时间积分的方法准确计算变压器的传输功率和损耗,从而优化设计中频变压器的体积和重量。对采集的电压、电流波形进行FFT变换,分析中频变压器动态频域特性并计算插入损耗,初步探究中频变压器的滤波特性,为辅助变流器的电磁兼容性分析奠定基础。

电流状态反向控制技术优化的仿真实验

通过引入电流状态反向控制策略,控制输出电流的相移变量数量从1个增加到3个。实验结果表明,基于电路控制原理的电流状态控制的总谐波失真(THD)小于等于3%,在较宽的电流范围内远优于正常电流控制的总谐波失真,且基于电路控制原理最小的总谐波失真为0.5%,较正常电流控制降低54.54%。电流波幅的变化范围为23.998~24.0025 A,且可以观察到基于电路控制原理可以将电流的振荡频率加快,在0.5 ms内正常电流控制的振荡频率大于电路控制原理的电流控制。在5.009 s时间内,案例1的最大电流值较案例2、3电流值减少43.87%,表明所提出的电路控制原理对电路短路及电阻烧毁等故障具有良好的限流性能。

具备短路电流限制能力的新能源直流汇集双极直流变换器

直流汇集和外送为未来沙漠戈壁荒漠大规模新能源消纳提供了一种可行解决方案,直流变换器是新能源直流汇集系统的关键设备。谐振直流变换器具有在全负载范围内损耗较小,波形质量好等优点,在新能源纯直流汇集场景具有应用前景,然而因其呈现低阻抗、短路故障电流上升速度快的特征,必须对短路电流进行限制。该文提出了一种具备短路限流能力的双极直流变换器,首先分析了拓扑运行原理及其参数设计方法,然后分析了所提直流变换器的故障限流机理,设计了其短路电流控制方法,最后通过Matlab/Simulink仿真和实验样机验证了所提电路和故障限流方法的可行性。结果表明,所提直流变换器能够实现直流短路电流限制,能够在一极故障时维持另一极正常运行,提高了供电可靠性。相关研究成果将为新能源直流汇集系统的构建和工程实施提供技术参考。

光伏发电变换器的功率管故障检测与定位研究

光伏发电变换器容易因为功率器件发生开路故障或短路故障造成系统停机,在并网状态下还会对公共电网造成瞬间冲击。为了有效识别光伏发电变换器存在的功率管故障,提出一种低成本的光伏串联谐振变换器的功率管故障检测与定位策略,可以在变换器输入侧功率管发生短路故障和输出侧功率管发生开路故障时快速实现对故障的精确检测与定位,使系统能够快速检测到故障并及时地应对故障。对于输入侧功率管的短路故障,利用基于光伏组件电压测量的方法来检测短路故障;输出侧的功率管开路故障则通过检测与直流母线共用同一个地的2个底部开关的电压来发现。搭建一台300 W的实验样机对所提方案进行验证,实验结果表明本文方案可以快速精准地识别2种功率管故障,并在检测到故障后及时控制系统使其恢复到可接受的工作状态。

高频辅助变流器斩波电路共模谐振分析及抑制方法研究

文章针对高频辅助变流器共模谐振的分析与抑制方法展开研究,提出了一种高效的共模等效建模方法。首先将“多噪声源”的变流器系统等效成多个“单一噪声源”模型,显著降低了系统的复杂度,便于分析特定噪声源产生的谐振。其次分析了高频辅助变流器斩波电路共模电流的时频特征和干扰耦合路径的转移导纳特性,揭示了共模谐振的产生机理。最后提出了一种从源头抑制谐振的方法,并通过仿真与试验验证了抑制方法的有效性。

舰船LLC电源磁集成设计

针对舰船LLC电源向小型化、高功率密度化、低成本化的发展趋势,研究了将LLC谐振变换器谐振电感和主变压器进行集成化设计,理论分析了磁路解耦集成、磁路耦合集成两种设计方案,并对两种设计方案进行了磁件样品的制作和测试,实测结果验证了两种设计方案的有效性。最后对两种方案进行了优劣势对比分析。

一种新型非谐振型软开关交错并联Boost电路

提出一种新型非谐振型交错并联Boost零电压转换(ZVT)电路。在传统交错并联Boost拓扑基础上添加了一组由一个电感、两个电容、一个开关管、四个二极管组成的辅助网络,令主开关管实现了零电压开通与关断,辅助开关管实现了零电流开通与部分零电压关断,降低了开关损耗,提升了电路变换效率。软开关可在宽工作范围内有效实现,电路工作在连续电流模式(CCM),控制方式简明易行,辅助网络的引入没有给主开关管带来额外电流应力。通过复用部分辅助元件,提高了辅助网络利用率,减少了体积与费用;降低了开关过程中的dv/dt、di/dt,抑制了开关噪声。详细分析了电路拓扑结构、工作原理,并对主要参数进行了优化选取,最后通过实验验证了理论分析的正确性。

含多电压源型换流器配电网高频谐振特性分析

为揭示含多电压源型换流器(voltage source converter,VSC)配电网的高频谐振特性,降低配电网发生高频谐振的风险,提出了含多VSC配电网高频谐振特性分析方法。首先,在序分量动态相量谐波分析模型的基础上,建立VSC高次特征谐波等值电路模型,从而得到含多VSC配电网高次谐波下的等值电路模型。其次,由配电网等值电路模型分别计算出系统侧端口阻抗和VSC端口阻抗,并通过端口阻抗的频率特性分析,得到配电网的高频谐振特性。然后,分析VSC接入数量和滤波器配置对高频谐振特性的影响。最后,建立含多VSC配电网的仿真模型,验证高频谐振特性分析的有效性和正确性。含多VSC配电网存在有明显的高频谐振频率,并受到VSC接入数量和滤波器配置形式的影响突出,需要规范VSC的开关频率和滤波器配置,才能降低配电网即将面临的高频谐振风险。

具有移相控制的ZVS全桥DC-DC斩波变换器

传统零电压全桥DC-DC变换器存在的两个典型缺陷:滞后桥臂实现零电压时负载范围窄;变压器二次侧电压存在十分明显的电压过冲、电压振荡及占空比丢失现象。本文提出具有移相控制的新型全桥DC-DC斩波变换器,它分别采用无源辅助网络、无损缓冲电路等方法克服了以上缺陷。文中详细分析了该新型变换器的工作原理以及变换器各个阶段的工作模态,同时也分析了此变换器实现软开关的条件及辅助电路的参数设计。为了验证该拓扑结构的相关功能,文中搭建了一台24V/3A,100k Hz的实验样机。实验结果验证了该拓扑结构的正确性,并证明了这种新型拓扑结构有效地解决了传统零电压全桥变换器中存在的缺陷,提升了系统性能。

新型Buck软开关电路的设计与仿真

Buck变换器在电力电子及传动中得到了广泛的应用,为了减少其工作过程中的开关损耗和开关噪声,本文提出了一种新型Buck软开关电路拓扑结构图,将谐振电路与主开关并联,谐振过程则不受负载电流大小的影响;主开关导通前先使辅助开关导通,实现了主开关和辅助开关的零电压开通和关断。本文详细分析了软开关过程,并推导了谐振电路参数和辅助开关最小占空比计算公式,仿真结果表明了所设计电路的正确性。

移相全桥零电压PWM软开关电路的研究

介绍了移相全桥零电压PWM软开关电路的组成及工作原理,从时域上详细分析了软开关的工作过程,阐述了超前臂和滞后臂的谐振过程,依据能量交换守恒原理对谐振电感和谐振电容的选取进行了探讨。最后针对PWM软开关电路特有的占空比丢失以及实现软开关需要加入死区时间的现象,分析了移相全桥零电压PWM软开关电路合理的最大占空比并进行了计算。实验验证了谐振电感和电容取值的合理性。

谐振开关电容变换器的潜电路特性

潜电路是一种潜伏在系统中的路径或状态,仅在特定的条件下产生,使系统出现非期望的功能.本文以一个降压式谐振开关电容变换器为例,详细分析了潜电路出现时变换器的工作过程,利用电路能量守恒定理推导出变换器的潜电路特性以及潜电路发生条件.得到潜电路出现后,变换器的输出电压不再保持恒定,而是与电路参数、运行条件等密切相关,呈现出非预期特性的结论,并用实验结果加以证实.

应用于高功率领域的改进型谐振直流环节逆变器

为减小位于逆变器直流环节的辅助谐振电路的损耗,提出一种新型的辅助电路与直流母线并联的谐振直流环节软开关逆变器,其直流母线上没串联辅助开关器件和谐振元件,而且辅助谐振电路中只有1个储能电容,无中性点电位的变化问题。依据不同工作模式下的等效电路图,分析电路的换流过程和设计规则,并建立起辅助谐振电路损耗的数学模型,讨论谐振参数对辅助电路损耗的影响。制作1台5 k W的实验样机,实验结果表明逆变器的工作过程符合原理分析,能实现软开关功能,而且相比于同类型软开关逆变器,效率得到了进一步提高。因为该软开关逆变器的辅助电路与直流母线并联,辅助电路损耗相对较低,所以有利于在高功率领域提高逆变器效率。

谐振开关电容变换器中潜电路现象的研究

潜电路是潜伏在系统中的一种通路或状态,它在一定条件下出现并导致系统产生非预想到的特性。该文在降压式谐振开关电容变换器中发现潜电路现象,其特点是在控制策略完全不变的情况下,仅由电路扰动就会导致潜电路现象发生。文中从理论上分析了产生该潜电路现象的原因,证明了它是一种在过去研究中未曾观察到的新现象,推导得出了潜电路的发生条件及相应的变换器运行特性,并基于潜电路的回路特征,提出消除潜电路的相关措施,并将这一结果推广到其它类型的谐振开关电容变换器。实验结果证实了这一发现和理论分析结果。

基于大功率LLC谐振变换器的中频化辅助变流器

为降低辅助变流器的体积重量,提高功率密度,设计了一种基于大功率LLC谐振变换器的中频化辅助变流器。首先,对中频化辅助变流器拓扑和LLC谐振变换器工作原理进行了介绍,在此基础上对LLC谐振变换器电压增益和频率的设计进行了详细分析,最后进行了仿真和实验验证,为辅助变流器减重增效打下了基础。